25 января 2022 25.01.22 23 4290

Half-Life с научной точки зрения | Глюонная пушка

Халф-лайф — это та игра, которая пользователями 12+ (минимум) лет, скорее всего почти единогласно будет признана эталоном научной фантастики в играх. Давайте по пунктам:

1) глюонная пушка, тау пушка, антимасс-спектрометр, параллельные миры и много подобного контента;

2) главный герой — учёный;

3) место действия — научный комплекс, разбитый на отделы по сферам исследований.

Не советую читать гуманитариям)

В игре много контента, который опирается на «науку». Но так ли научна пушка, стреляющая элементами стандартной модели? Вообще возможно ли сделать подобное имеея самые передовые технологии? Ну или хотябы — возможно ли будет сделать легендарный пылесос в дальнейшем будующем? На удивление на это есть вполне точный ответ, сопровождаемый пруфами в виде рассчётов, обоснованный реальными исследованиями и т. п.

Собственно это и есть предмет спора. И (спойлер) он 100% не возможен в том виде, в котором представлен здесь.
Собственно это и есть предмет спора. И (спойлер) он 100% не возможен в том виде, в котором представлен здесь.

Самореклама (извините)

Я хочу продемонстрировать вам свою работу, на которую было потрачено много сил и времени. В ролике ниже я подробно разобрал принцип работы глюонной пушки и абсолютно точно доказал её (не буду спойлерить) возможность или невозможность. Без философии и фантазий, опираясь лишь на факты. Перед просмотром убедитесь, что вам хватит времени и внимания столько концентрированной информации переварить. Видео идёт чуть больше 30 минут. Если это вас не остановило, то приятного просмотра.

 

Судите строго и делайте замечания, если разбираетесь в теме. Обидно если существует ошибка, которую никто не заметит.

Если времени или желания нет

В таком случае предлагаю вашему вниманию краткое содержание с основными выводами.

И это отнюдь не отменяет, что порог вхождения всё ещё довольно большой. Гуманитарию материал будет плохо понятен.

Итак приступим. Для начала общий экскурс в теоретическую базу.

Общая территория относительности и её важность

E0=mc² — основа, без которой мы дальше вообще никуда. Самая знаменитая формула (осмелюсь её таковой считать) дословно значит, что масса — это и есть энергия. Вернее одна из её форм. Мы, смертные, лишь воспринимаем её, как что-то обособленное. Для нас она важна потому, что позволят рассчитать массу не опираясь на придуманные людьми величинами, без «кг» и «а.е.м.». Далее речь пойдёт об объектах на столько малых, что выражать её удобнее всего именно в виде отношения энергии к скорости.

КВАНТОВАЯ ФИЗИКА

Стандартная модель

Перед вами таблица со всеми составляющими нашего мира (почти, но это мы упустим)
Перед вами таблица со всеми составляющими нашего мира (почти, но это мы упустим)

Нас интересует красная область. Калибровочные бозоны — это частицы, которые обеспечивают связь свех осиальных друг с другом. Например Z и W бозоны служат для связи адронов (протонов и нейтронов) в ядре. Фотон взаимодействует с электронном, из-за чего тот определяет своё поведение на орбите атома, меняя химические свойства например. А глюон — это штука ещё более фундаментальная.

Перед вами самое простое изображение структуры протона, которое мне удалось найти. Оно на столлько упрощено, что едва соответствует истине.
Перед вами самое простое изображение структуры протона, которое мне удалось найти. Оно на столлько упрощено, что едва соответствует истине.

Протон состоит из кварков и глюонов. Три кварка связаны между собой огромным их количеством. Такая связь существует в паре кварка и антикварка; нейтрона и более экзотических частицах. Всё это звучит так просто лишь потому, что я стараюсь опускать 90% информации, раскрытой в ролике.

Добыть глюоны #1

Казалось бы, всё что нам теперь нужно, найти способ разорвать эти связи и достать глюоны. Да) было бы всё так просто. По целому ряду причин это невозможно. Адрон не разбить. Его можно разрушить лишь одним способом — соединить его с другим.

Понимаю, звучит как бред, однако работает это именно так. Подробности, если вы к этому морально и интеллектуально готовы, вы можете узнать из ролика. Дело в том, что даже разбитые адроны нельзя нащвать автономными кварками и глюонами. Перед вами кварк глюонная плазма. Это жидкость, которую можно создать даже в искусственных условиях.

Более того, опуская абсолютно все тонкости этого наисложнейшего процесса, за что физики меня вообще распять должны, мы предположим, что мы израсходовали столько энергии, сколько содержится в итовом веществе. Да, на ваших глазах я совершил смертный грех и допустил 100%КПД. В этом случае нам понадобится всего-то 160кДж энергии на один метр глюонного луча. Мы знаем, что глюонная пушка потребляет уран в коробках. Считаем количество энергии.

1) вычисляем объём коробки, споставив её с ростом Гордона Фримена.

2) по формуле нахождения количества частиц на объём, узнаём количество нуклонов в коробке.

3) умножаем на энергию распада нуклона урана 235.

Итог: пушка жрёт более чем в 10^29 раз больше энергии, чем ей нужно на минимум для создания луча. Сокращаем КПД, увеличиваем скорость выпуска до скорости света, дальность до километров и всё равно остаётся с десяток нулей после единицы в запасе.

Схематичное изображение КГП, полученное на коллайдере RHIC
Схематичное изображение КГП, полученное на коллайдере RHIC

Получается, что добыть КГП возможно и пушку, которая её выпускает можно с натяжкой считать глюонной?

Нет.

Просто сам по себе принцип производства кгп концептуально другой. На коллайдере для получения субстанции множество частиц разгоняют до около световой скорости и сталкивают с друг другом под прямым углом. Возможен ли этот принцип в пушке? Очевидно нет. Если глюонная пушка могла бы стрелять кгп, то выглядеть она должна была не как сумка курьера Яндекс Еды, а как коллайдер, мишень для уничтожения которым должна была бы находиться прямо внутри трубы. Но что же это был за шутер?

Правильно, кал это был бы. Поэтому стоит поблагодарить валв за прекрасную концепцию и гениальную для уровня игры из конца 90х тему для размышлений, но признать, что их концепт футуристического оружия невозможен… Или нет?

Кот в мешке

Дело в том, что мне пришлось вас обмануть. Кгп не единственная субстанция, которую можно назвать «хрень из глюонов». Но, да простит меня, читатель. В виде упрощенного текста невозможно объяснить, что такое «резонанс частицы» и «принцип конфаймента». Могу лишь вновь сослаться на свою работу и подвести итоги в виде вывода из проделанной там работы.

Итог

К сожалению и второй, гипотетический вариант невозможен. Моё доказательство сводится к периоду жизни частиц, которыми могла бы стрелять пушка. Если опустить вообще всё, то чтобы преодалеть 1 метр нам бы пришлось разогнать частицу, обладающую массой до скорости, превышающей скорость света в 4.3 квинтиллиона раз. Тут даже и не технарю будет понятно, что это невозможно.

Работая над своим недоисследованием я в очередной раз поразился глубиной работы валв, трепетом, с которым они подходят к созданию своих игр. Это касается превосходно левелдизайна, архитектуры, литературной составляющей, а теперь в подтверждённый факт попала ещё и кропотливейшая работа с научными исследованиями. Цените этих разработчиков, но давайте им по шапке, за безмерную лень)

Спасибо, что ознакомились. Было бы неплохо, если бы статья послужила какой никакой рекламой. Ну, а я прощаюсь и не занимаю больше ваше время.


Лучшие комментарии

имеея

хотябы

будующем

🤔

Не советую читать гуманитариям)

Понимаю.

Это всё хорошо, только:  — в названии нельзя злоупотреблять капсом;  — текст должен быть не «кратким изложением», а полной текстовой версией видео.

Ну второй пункт тоже надо исправить. Не прям в течение двух минут, но надо

Объясните гуманитарию: почему E0=MC2, а не E=MC2?

E0=mc² — основа, без которой мы дальше вообще никуда

Едрен батон. Такое чувство, что зашёл не на игровой сайт, а на всемирный форум профессоров по квантовой физике. Может сразу диссертацию на нобелевку напишите. 

Прошу прощения. Упустил в правилах. Сейчас исправлю (по крайней мере то, что касается капса). 

В вики пишут, что возможно оружие называется «глюонной пушкой» не потому, что стреляет глюонами, а потому что его луч разрушает глюоны в органической материи.

Е0 — это энергия неподвижного тела. Которое само по себе может являться неподвижной точкой. Фотон например не может. Но у него и масса нулевая. Для подвижный объектов формула более сложная. 

Но отсюда появляются проблемы. Например по этой формуле, если скорость больше C, то масса будет находиться произведением с корнем из отрицательного числа. 

связь свех осиальных друг с другом.

нельзя нащвать автономными

чтобы преодалеть 1 метр

Ещё очепятки. По блогу — ничего не понятно, но очень интересно.

Более того, опуская абсолютно все тонкости этого наисложнейшего процесса, за что физики меня вообще распять должны, мы предположим, что мы израсходовали столько энергии, сколько содержится в итовом веществе. Да, на ваших глазах я совершил смертный грех и допустил 100%КПД. В этом случае нам понадобится всего-то 160кДж энергии на один метр глюонного луча. Мы знаем, что глюонная пушка потребляет уран в коробках. Считаем количество энергии.

1) вычисляем объём коробки, споставив её с ростом Гордона Фримена.
2) по формуле нахождения количества частиц на объём, узнаём количество нуклонов в коробке.
3) умножаем на энергию распада нуклона урана 235.
Итог: пушка жрёт более чем в 10^29 раз больше энергии, чем ей нужно на минимум для создания луча. Сокращаем КПД, увеличиваем скорость выпуска до скорости света, дальность до километров и всё равно остаётся с десяток нулей после единицы в запасе.

Ни формул, нифига. Что в видео, что в тексте. На цифру. Верь ей.

Как получил 160 кДж? В видео на 26:10 ты говоришь, что плотность энергии равна 2 ГэВ/фм^3, длина луча — 1 м, диаметр луча — 1 фм. У тебя расчет:

1,6 * 10^(-10) * 10^15

Как я рассуждаю. Чтобы найти энергию необходимо плотность энергии умножить на объем. Форма объема в данном случае цилиндр. Объем цилиндра это площадь основания умноженная на высоту. Находим площадь основания:

S = pi * R^2 = 3,14 * (0,5 * 10^(-15))^2 = 7,85 * 10^(-31) м^2. Следовательно объем цилиндра, т.к. высота 1 метр V = 7,85 * 10^(-31) м^3.

Чтобы не долбаться с Гига- и фемто-, переводим плотность энергии из ГэВ/фм^3 в эВ/м^3:

2 ГэВ/фм^3 = 2 * 10^9 * (10^15)^3 = 2 * 10^54 эВ/м^3.

Находим полную энергию:

E = 2 * 10^54 * 7,85 * 10^(-31) = 1,57 * 10^24 эВ = 251,54 кДж.

Я не знаю. Может я где-то ошибся. Но у меня получилось 251,54 кДж, а не 160 кДж.

Далее ты считаешь сколько энергии производит ящик урана. Опять. Ни формул, ни что подставил, В видео набор цифр. На ответ. 

3,22067 * 10^29

Ты в видео говоришь, что это в Дж, тогда переводим в кДж. Получаем 3,22067 * 10^26 кДж.

Но вот только ты посчитал, что ящик урана произвел 1 м луча диаметром 1 фм. А насколько я помню, в ящике 20 зарядов. Скорострельность этого оружия 600 зарядов/мин. Т.е. ящик рассчитан на 2 секунды непрерывного огня. И если мы посмотрим на видео (причем это видео ты даже в свое добавил), как ведется огонь, то луч сразу же после начала огня мгновенно бьет метров на 5 вперед. Следовательно у него огромная скорость. За скорость луча возьмем скорость света в вакууме — 299 792 458 м/с. Следовательно за 2 секунды пролетит 599 584 916 м луча. И так как мы знаем сколько энергии необходимо на 1 м луча находим энергию на длину луч за 2 сек — 251,54 * 599 584 916 = 150 819 589 770 кДж = 1,5 * 10^10 кДж. Следовательно производство энергии больше не в 10^29 раз, а в 2,14 * 10^15 раз. А учитывая то, что у нас луч не 1 фм диаметром, а немного шире, иначе его бы видно не было, если это кончено не какие-то дополнительные видимые излучения, на которые тоже энергия тратится. Еще погрешность объемов ящика.

Я, кончено, мог тут полной бред написать, но вроде бы все логично.

Отлично. Первый комментарий с критикой по теме. Начну с целиндра. Я не проти так взял снование 1фм. Дело в том, что его площадь вообще не нужно находить. Поэтому нас интересует лишь длинна. Возможно ошибка здесь. 

Далее энергия. Мой косяк, что не всиавил формулу на монтаже. Но дело в том, что разница в числах приблизительно в 29 нулей. Поэтому я смело делю это на C, т.к. Знаю, что оно гораздо меньше. А скорость света у нас — максимальная скорость, с которой могут вылетать глюоны. И вероятно не только максимальная, но и единственная. Потом делю в два раза (КПД), а потом ещё на 1000, увеличив гипотетическое расстояние. Не сложно посчитать в уме, что число по сравнению со 160кДж сократиться всё ещё не значительно. Да, посчитать можно и более точно, возможно я конкретно здесь ошибся где-то. Но имеет ли это смысл, когда разница на столько огромна? 

  Вроде бы всё. Спасибо за интересный вопрос и потраченное время. Надеюсь было интересно. 

Уточню, что 1фм — диаметр частицы. Нет нужды его находить, так как дробное количество частиц в ширину невозможно. Нам  нужно только понять, что с иаким диаметром, все частицы будут выстроены в ряд по одной. 

А, да. И про непонятную светящуюся спираль вокруг луча — это не более, чем выдумка художника. На самом деле, сделай мы пушку любых других элементарных частиц, то ничего подобного мы не увидим. Тау пушка в этом плане поправдоподобнее. 

Текст хороший, однако, на мой взгляд, слишком разговорный. Видно, что предназначался для ролика 

Приношу извинения. Писал ночью. Всё никак не доберусь отредактировать. Нужно исправить не только орфографию, но и дополнить текст в смысловом плане. 

Начну с целиндра. Я не проти так взял снование 1фм. Дело в том, что его площадь вообще не нужно находить. Поэтому нас интересует лишь длинна. Возможно ошибка здесь.

Ты находишь энергию через плотность энергии. Плотность энергии измеряется в Дж/м^3, а энергия в Дж. Следовательно, чтобы получить энергию, необходимо плотность энергии умножить на 3 расстояния — длину, ширину и высоту. Длинна у нас дана, а ширина умноженная на высоту (площадь прямоугольника), т.к. у нас цилиндр, заменяется площадью круга. А цилиндр потому что луч у нас в сечении круглый, размером с частицу, а не прямоугольный.

И пока я это писал, я понял твой расчет. Во-первых, ты говоришь о том, что плотность энергии 2 ГэВ/фм^3, но считаешь как 1 ГэВ/фм^3, чем уменьшил энергию в два раза. А во-вторых, ты взял форму как у параллелепипеда, а не цилиндра, чем увеличил объем луча примерно в 1,4 раза.

Поэтому у тебя в формуле 1,6, а не 3,2. Следовательно, общая энергия у тебя должна была получиться 320 кДж. А если еще учесть, что это цилиндр, а не параллелепипед, то надо подкорректировать объемы. И т.к. площадь квадрата 1, а круга 0,785, то получаем 320 * 0,785 = 251,2 кДж, что примерно мой ответ.

Но дело в том, что разница в числах приблизительно в 29 нулей.

Так ведь разница не 29 нулей. У тебя получилось производство энергии 3,22067 * 10^26 кДж, а потребление 160 кДж, что 24 нуля разницы, а не 29.

Да, посчитать можно и более точно, возможно я конкретно здесь ошибся где-то. Но имеет ли это смысл, когда разница на столько огромна?

Я действием выше срезал 5 нулей из твоих 29, а действиями в предыдущем комментарии срезал 14 нулей из 29, хоть и не совсем честно. А разница между числом с 15 нулями и числом с 29 нулями тоже не маленькая. Кто знает, сколько нулей там можно еще срезать?

И про непонятную светящуюся спираль вокруг луча — это не более, чем выдумка художника. На самом деле, сделай мы пушку любых других элементарных частиц, то ничего подобного мы не увидим.

Я больше центральный имел ввиду. А спираль добавлена, скорее всего, из-за того, что у охотников за приведениями она тоже была. И была информация, что это оружие основано на протонном излучателе охотников. Оно даже называется в файлах «Игон».

Entity name

weapon_egon

А Игон — это один из охотников за приведениями, который создал протонные излучатели.

Уточню, что 1фм — диаметр частицы. Нет нужды его находить, так как дробное количество частиц в ширину невозможно. Нам нужно только понять, что с иаким диаметром, все частицы будут выстроены в ряд по одной.

По видео видно, что луч не идет по прямой линии стабильно, а периодически дергается из стороны в сторону. Следовательно эмиттер не излучает частицы одна за другой, а делает это с каким-то разбросом.

Да и физически луч шириной 1 фм ты не увидишь. Человеческий волос толщиной 100 мкм, что 100 * 10^(-6) м, точнее 1 * 10^(-4) м, а мы говорим про 1 * 10^(-15) м. Для понимания, это если одновременно увеличивать волос и этот луч, и остановиться когда волос будет толщиной в 10 000 км, то этот луч будет толщиной с волос до начала увеличения. А для понимания этого, расстояние между Москвой и Лос-Анджелесом примерно 9 760 км.

А если мы видим не излучение глюона, а нечто, что скрывает луч глюона толщиной в 1 фм, тогда что это? И почему он дергается из стороны в сторону?

«Прослежены формулировки соотношения между энергией и массой в трудах Эйнштейна с 1905 по 1955 год. Эйнштейн неоднократно подчеркивал, что масса тела m эквивалентна его энергии покоя E0. Но часто использовал и менее четкую формулировку об эквивалентности энергии и массы. В результате и сегодня формула Эйнштейна E0 = mc2 гораздо менее известна, чем ее популярная форма E = mc2, в которой E — полная энергия, равная сумме энергии покоя и кинетической энергии свободно движущегося тела.»

Как гуманитарий не смог ответить на ваш вопрос почему тут именно E0=MC2. Но что значит E0 я все же смог найти в инете.

Читай также